膜分離技術，可以讓天更藍水更清

徐強

膜分離技術由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、易于控制等特征，目前已廣泛應用于化工、環(huán)保、能源、水處理、碳捕集等領域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。張亞濤則是這一新興科技領域的年輕學術帶頭人。

不懈追求 碩果累累

張亞濤于2009年9月獲浙江大學博士學位，隨后受聘到鄭州大學化工與能源學院任教至今，歷任講師、副教授、直聘教授。近幾年，主要圍繞有機/無機雜化膜制備及應用展開研究，通過調(diào)控零維、一維、二維納米材料與高分子膜材料的微觀結構，制備了具有持續(xù)抗菌性能的雜化超濾膜；用于分離染料和鹽的疏松納濾膜；高效捕集二氧化碳的氣體分離膜。研究結果為設計和構建性能優(yōu)良穩(wěn)定的有機/無機雜化膜及高效可控的傳質(zhì)、分離過程提供了新的思路和方法，為開發(fā)具有不同用途的功能膜提供了重要理論依據(jù)。期間，張亞濤教授還受國家留學基金委資助，作為訪問學者（博士后）赴澳大利亞新南威爾士大學聯(lián)合國教科文組織膜科學與技術中心進行了為期一年的合作研究。

由于長期扎根于膜分離領域一線研究，張亞濤教授取得了豐碩成果。目前，主持或完成國家自然科學基金2項、教育部博士點基金1項，河南省高?？萍紕?chuàng)新人才支持計劃1項，中國博士后基金面上資助和特別資助各1項。以第一/通訊作者在AIChE Journal、Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Materials and Interfaces、Journal of Membrane Science等期刊發(fā)表SCI論文50篇，他引超500次。獲河南省科技進步三等獎1項（排名第一）、教育部技術發(fā)明二等獎1項（排名第三）、教育部自然科學二等獎1項（排名第四）、河南省高?？萍紕?chuàng)新人才（2016）、河南省教育廳學術技術帶頭人（2016）、浙江省優(yōu)秀博士論文（2011）。

開拓創(chuàng)新 勇攀高峰

近年來的研究工作主要圍繞有機/無機雜化材料及膜制備： （1）有機/無機納米復合凝膠固定化酶膜反應器去除低濃度CO2的研究； （2）有機/無機雜化超濾膜、疏松納濾膜構建及應用。

（1）有機/無機納米復合凝膠固定化酶膜反應器去除低濃度二氧化碳

在獲得納米凝膠固定化高活性碳酸酐酶的基礎上，設計了一種新型的兩通道交叉接觸式納米復合凝膠固定化酶膜反應器，成功將納米復合凝膠固定化碳酸酐酶高效地結合到膜技術中，驗證了該酶膜生物反應器對于低濃度CO2良好的捕集性能和運行穩(wěn)定性。在最佳操作條件下，該酶膜反應器的CO2/N2、CO2/O2的選擇性分別為820、330，CO2滲透率為1.65×10-8mol/（m2·s·Pa），且該反應器具有良好的穩(wěn)定性。同時，為了探明CO2在該酶膜反應器中的促進傳遞機理，通過對納米復合凝膠固定化酶膜反應器促進傳遞CO2的傳質(zhì)分析，建立了其傳質(zhì)動力學模型，得到了該酶膜反應器中CO2的濃度分布。

（2）有機/無機雜化抗菌超濾膜、疏松納濾膜制備及應用

將產(chǎn)于河南本土的埃洛石納米管用于抗菌超濾膜的制備，一方面為高效抗菌劑的制備提供了一種無機載體，同時為耐生物污染膜的制備提供了思路和方法；提出了將氧化石墨烯用于抗菌超濾膜的制備，為制備抗菌納濾膜、反滲透膜等提供了借鑒和思路。埃洛石納米管是一種天然的無機納米材料，兩端開口，具有優(yōu)良的親水性且易于改性，為獲得性能優(yōu)良的功能膜提供了保障；相對于零維、一維納米材料，二維的氧化石墨烯片層材料，在提高膜的機械性能方面更具優(yōu)勢，同時氧化石墨烯本身具有抗菌性能，無需再負載抗菌劑，膜的制備過程更簡便。

對染料純化、染料廢水的處理及回用均離不開對電解質(zhì)的去除，然而傳統(tǒng)納濾膜對于二價鹽的截留過高，難以有效實現(xiàn)染料和鹽的分離。針對上述問題，申請人采用共混法及原位合成法引入功能化的納米材料，通過相轉化法制備有機/無機雜化疏松納濾膜，旨在實現(xiàn)活性染料與電解質(zhì)的有效分離。該研究成果在鄭州鴻盛數(shù)碼科技股份有限公司得到初步應用，用于噴墨印花染料的分離與純化，取得明顯效果。